《中國核能行業(yè)智庫叢書(第二卷)》市場推介圓滿完成。這是一本發(fā)產(chǎn)業(yè)先聲的智慧文萃，是行業(yè)專家們從不同角度、不同深度對產(chǎn)業(yè)前途命運進(jìn)行思考的思想文庫，近期小編將精選部分觀點文章與廣大讀者共同品鑒。今天，和您分享的是系列文章之十四：從全壽期管理之技術(shù)要素看核電廠延壽的決策基礎(chǔ)。

作者簡介

戴忠華，蘇州熱工研究院黨委書記、總經(jīng)理、正研級高工，中國核能行業(yè)協(xié)會評獎委員會委員、核能行業(yè)協(xié)會防人因失誤小組組長，長期從事核設(shè)施與核技術(shù)等方面的研究，是我國核電關(guān)鍵敏感設(shè)備管理(CCM)技術(shù)開拓者之一。

文章摘要

在役核電廠在滿足安全要求的條件下延壽(國內(nèi)稱為“運行許可證延續(xù)”)是核電行業(yè)的重要趨勢，影響核電廠延壽決策的因素包括政治、經(jīng)濟、技術(shù)等多方面。核電廠系統(tǒng)、構(gòu)筑物、部件(SSCs)的范圍界定與篩選、老化管理組合項及管理大綱的建立與審查、關(guān)鍵部件的時限老化分析等工作是開展核電廠延壽論證的主要內(nèi)容，其結(jié)果也是核電廠延壽可行性決策的重要技術(shù)基礎(chǔ)。上述內(nèi)容也是核電廠全壽期管理的重要技術(shù)要素，結(jié)合日常管理和定期安全審查進(jìn)行的不斷更新與完善，必將提升核電機組的安全運行水平。本文介紹了中廣核集團在核電廠延壽論證與全壽期管理方面的經(jīng)驗，探討了兩者技術(shù)要素之間的關(guān)聯(lián)和邏輯，以指導(dǎo)國家能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃中核電機組延壽論證示范工程的管理與實施工作。

全文賞析

從全壽期管理之技術(shù)要素看核電廠延壽的決策基礎(chǔ)

前 言

核電廠延壽(國內(nèi)稱為“運行許可證延續(xù)”)是指在審查核電廠狀態(tài)與安全水平并考慮限制系統(tǒng)、構(gòu)筑物和部件(SSCs)壽命的管理程序和狀態(tài)基礎(chǔ)上，核電廠超出原設(shè)計或許可證規(guī)定的時間繼續(xù)運行。2017年9月1日，經(jīng)第十二屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第二十九次會議通過并發(fā)布的《中華人民共和國核安全法》第二十八條對我國核電廠的延壽進(jìn)行了闡述，從而在法理上確定了我國核電廠延壽的可行性。

核電廠延壽具有重要的價值：一方面，可以充分利用廠址，2011年日本福島事故后，國家核安全監(jiān)管力度進(jìn)一步加強，對新堆的審批更為謹(jǐn)慎，新建核電廠面臨可用廠址越來越少、公眾輿論等條件限制，在役核電廠延壽可以充分利用已有廠址及配套設(shè)施;另一方面，通過延壽論證，可以及時發(fā)現(xiàn)技術(shù)短板，提出并實施技術(shù)改造和升級，有效提升核電關(guān)鍵技術(shù)能力和管理水平;此外，核電廠延壽還可以帶來巨大的經(jīng)濟效益，按當(dāng)前我國百萬千瓦核電機組的建設(shè)成本，兩臺核電機組延續(xù)20年運行相當(dāng)于新建一臺機組運行40年，從而能夠節(jié)約約200億元的建設(shè)成本，并帶動核電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。

因而，核電廠延壽是當(dāng)前核電行業(yè)的重要趨勢，截至2019年2月底，全球在役的450臺核電機組中，有97臺服役時間達(dá)到或超出了40年(一般核電設(shè)計壽期40年)，美國在核電廠延壽方面走在了世界前列，其在役的99臺核電機組中，已有94臺的首次延壽(執(zhí)照期限由40年延長至60年)申請獲得了美國核管會(NRC)批準(zhǔn)，有6臺機組在2018年向NRC提交了第二次延壽(執(zhí)照期限由60年延長至80年)申請。我國早期的秦山核電廠已向國家核安全局(NNSA)提交了延壽申請，大亞灣核電廠正在開展延壽論證工作，計劃2019年具備提交延壽申請的條件。

為提高核電的安全可靠性，保障機組具備延壽的條件，各核電國家均開展了多種管理措施，全壽期管理是其中極為有效的管理措施之一。如何協(xié)調(diào)全壽期管理與延壽論證的關(guān)系，在保障安全的前提下，利用最小的付出獲得更大利益是各核電廠應(yīng)考慮的問題。本文從影響核電廠延壽的決策因素出發(fā)，分析了其中的技術(shù)因素與全壽期管理技術(shù)要素之間的關(guān)聯(lián)性，并結(jié)合中廣核的實踐提出了相關(guān)建議。

1 延壽決策因素

1.1影響核電廠延壽決策的因素

通過對國外核電發(fā)展現(xiàn)狀的研究，政治、經(jīng)濟和技術(shù)等方面是影響核電廠延壽決策的主要因素，德國的棄核行動主要是由于政治因素所導(dǎo)致的。另外，對美國部分核電廠在NRC批準(zhǔn)了首次延壽申請后又決定關(guān)閉的原因進(jìn)行分析(見表1)可以看出，技術(shù)因素是影響核電廠延壽決策的重要方面，因此，通過延壽論證，檢驗和評估技術(shù)的可行性是核電廠延壽決策的關(guān)鍵步驟。

表1 美國已批準(zhǔn)延壽機組關(guān)閉原因分析

1.2 延壽論證的策略

目前國際通行的延壽論證策略主要有兩種：一種是以美國為代表的執(zhí)照更新(LR)策略，根據(jù)該策略，核電業(yè)主向監(jiān)管當(dāng)局申請執(zhí)照更新，每次執(zhí)照更新20年;另一種是加強型PSR(IPSR)，在該策略下，核電業(yè)主每十年對電廠進(jìn)行安全審查，并在第4個十年安全審查中采用加強型PSR對核電廠進(jìn)行超出設(shè)計壽期的論證，韓國和匈牙利采用該策略。

執(zhí)行LR策略時，需要開展范圍界定與篩選、老化管理審查、時限老化分析和環(huán)境影響評價等分析和論證工作;執(zhí)行IPSR策略時，在常規(guī)PSR的基礎(chǔ)上，需要增加延壽相關(guān)的安全審查，主要包括：SSCs的詳細(xì)壽命評價、時限老化分析、老化管理大綱審查、運行經(jīng)驗反饋審查、最新國際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)審查以及現(xiàn)場檢查等工作。

1.3 中國核電廠延壽論證內(nèi)容

2015年底，在廣泛調(diào)研的基礎(chǔ)上，NNSA參考LR策略發(fā)布了《<核電廠運行許可證>有效期限延續(xù)的技術(shù)政策(試行)》(以下簡稱“技術(shù)政策”)，用以指導(dǎo)核電業(yè)主開展延壽論證以及監(jiān)管部門對延壽申請的審查，根據(jù)技術(shù)政策，中國核電廠在延壽論證時，主要內(nèi)容包括：安全論證基準(zhǔn)確定、范圍界定與篩選、老化管理審查、時限老化分析、環(huán)境影響增補評價、最終安全分析報告(FSAR)升版以及工程改進(jìn)計劃制定，其中主要的技術(shù)內(nèi)容是范圍界定與篩選、老化管理審查、時限老化分析，論證所得出的結(jié)果是核電廠延壽可行性決策的重要技術(shù)基礎(chǔ)。

范圍界定與篩選主要是依據(jù)相關(guān)原則，確定在延壽論證范圍內(nèi)的系統(tǒng)和構(gòu)筑物，并確定需要進(jìn)行老化管理審查的構(gòu)筑物和部件，通過范圍界定與篩選可以確定在延壽論證范圍內(nèi)的系統(tǒng)和構(gòu)筑物清單，形成含“部件-材料-預(yù)定功能-環(huán)境”的物項組，以作為老化管理審查的對象，以便后續(xù)開展老化管理審查工作。

老化管理審查主要是識別并評價老化管理審查對象的老化效應(yīng)、審查電廠管理老化效應(yīng)的活動有效性，并提出改進(jìn)建議，其主要目的是使老化管理審查對象在延壽運行期間能夠執(zhí)行其預(yù)定功能。通過老化管理審查，可以對電廠含“部件-材料-預(yù)定功能-環(huán)境-老化機理-老化管理大綱”的組合項給出明確的審查結(jié)論，同時提出相關(guān)改進(jìn)建議。

時限老化分析主要是對老化相關(guān)、需確定服役時間、影響電廠重大決策的部件進(jìn)行評估，確定能否安全服役至延壽期末。通過時限老化分析，可以對時限老化分析項給出明確的評估結(jié)論及相關(guān)的改進(jìn)建議。

2 全壽期管理價值

2.1 全壽期管理的含義

全壽期管理是指通過下述活動將核電廠的運行、維修、工程、管理、延壽以及經(jīng)濟計劃融合為一個整體的過程：

(1)管理電廠的設(shè)備狀態(tài)(例如SSCs的老化和降級);

(2)優(yōu)化運行時間(包括選擇延壽和提前退役);

(3)在保證安全的同時使電廠價值最大化。

為更好地管理核電廠設(shè)備的老化問題，美國核電運營者協(xié)會(INPO)編制了“AP-913：設(shè)備可靠性管理”，其將全壽期管理作為可靠性管理的重要內(nèi)容。AP-913的總體實施流程見圖1所示，首先按照一定的設(shè)備分類準(zhǔn)則對電廠設(shè)備進(jìn)行分類及識別，對不同類的設(shè)備分別進(jìn)行性能監(jiān)測與持續(xù)改進(jìn)管理;根據(jù)性能監(jiān)測的結(jié)果分別進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)與糾正行動管理;根據(jù)糾正行動管理結(jié)果分別對性能監(jiān)測及持續(xù)改進(jìn)進(jìn)行反饋;持續(xù)改進(jìn)的結(jié)果輸入到預(yù)防性維修管理;預(yù)防性維修管理的結(jié)果反饋至性能監(jiān)測管理;性能監(jiān)測、持續(xù)改進(jìn)、糾正行動管理的結(jié)果同時輸入到全壽期管理中。通過全壽期管理可以綜合優(yōu)化性能監(jiān)測、持續(xù)改進(jìn)、預(yù)防維修、糾正行動，最終實現(xiàn)在保障安全運行的前提下利益最大化。

圖1 設(shè)備可靠性管理內(nèi)容及流程

2.2 全壽期管理的內(nèi)容及對延壽的價值

圖2是全壽期管理的執(zhí)行流程，從該流程可以看出，范圍界定、設(shè)備和部件篩選、設(shè)備部件壽命評估以及壽期管理備選方案是全壽期管理的重要技術(shù)內(nèi)容，其中設(shè)備部件壽命評估與延壽論證中的時限老化分析在內(nèi)容和方法論上是相似的，壽期管理備選方案與延壽論證中的老化管理審查在本質(zhì)上是相同的。由此可見，全壽期管理中的重要技術(shù)要素也是延壽論證的主要內(nèi)容。但從時間軸上看，全壽期管理是一項長期的管理活動，應(yīng)貫穿于設(shè)計、建造、運行、退役等核電廠全生命周期的各階段，屬于“線”上的長期工作，而延壽論證更主要的是“點”上的階段性工作。有效的全壽期管理對延壽有重大價值，主要體現(xiàn)在：

(1)技術(shù)要素，全壽期管理的主要技術(shù)要素可以為延壽論證奠定技術(shù)基礎(chǔ);

(2)持續(xù)改進(jìn)，全壽期管理中持續(xù)改進(jìn)可提升機組的運行，包括延壽期的運行安全水平;

(3)合理方案，通過全壽期管理所制定和優(yōu)化的管理方案可以使機組延壽的效益最大化。

圖2 全壽期管理執(zhí)行流程

3 實踐與探索

3.1 大亞灣核電廠延壽論證項目簡介

大亞灣核電廠擁有兩臺百萬千瓦級壓水堆核電機組，是中廣核集團首座核電廠，也是中國大陸首座大型商用核電廠，1994年正式投入商運，從2013年開始進(jìn)行延壽的預(yù)可行性研究，計劃于2019年底具備向NNSA提交延壽申請的條件。

在2016年底國家能源局發(fā)布的《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》中，大亞灣核電廠的延壽論證工作被列入為延壽論證領(lǐng)域的示范項目，該項目的成果將有助于完善電廠日常管理措施，提升機組的安全水平，同時也有助于推動行業(yè)規(guī)范的建立。

3.2 主要工作

圍繞大亞灣核電廠的設(shè)備安全管理以及延壽論證，“長期”以全壽期管理為手段，建立了老化數(shù)據(jù)庫、開展了界定與篩選、老化管理審查、壽命評估和管理方案制定等工作;“短期”以延壽論證為契機，充分利用全壽期管理成果，并開展了安全論證基準(zhǔn)確定、時限老化分析、環(huán)境影響評價、文件升版和工程改進(jìn)計劃編制等工作;同時開展科研攻關(guān)，以解決全壽期管理以及延壽論證中遇到的技術(shù)難點，三者相互關(guān)系見圖3所示。從圖3可以看出，延壽論證中所需開展的界定與篩選、老化管理審查工作可以直接利用全壽期管理產(chǎn)生的成果，從而避免重復(fù)投入。

圖3 全壽期管理、延壽論證和科研攻關(guān)的內(nèi)容與關(guān)聯(lián)性

4 結(jié)束語

本文從延壽論證的要求出發(fā)，梳理了延壽決策的技術(shù)要素，并分析了全壽期管理的技術(shù)內(nèi)容，確定了兩者的關(guān)聯(lián)性，可以得出以下結(jié)論：

(1)技術(shù)要素是影響延壽決策的重要方面，延壽論證的主要技術(shù)內(nèi)容包括范圍界定與篩選、老化管理審查和時限老化分析等工作;

(2)全壽期管理對核電廠長期安全運行及延壽具有重要價值，且延壽論證的技術(shù)內(nèi)容也是全壽期管理的重要方面，在進(jìn)行延壽論證時可充分利用全壽期管理的成果，避免重復(fù)投入;

(3)全壽期管理是“線”上的長期管理，而延壽論證是“點”上的階段性工作，電廠應(yīng)加強全壽期管理工作。

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